基于模糊數學的茶葉安全風險評價研究

李 鶴

（遼陽職業技術學院，遼寧遼陽 111000）

引 言

當前，全世界有超過50多個國家產茶，有超過160個國家和地區居民有日常飲茶的習慣。我國作為世界上主要產茶大國，茶葉產量逐年持續攀升，2019年茶葉產量更是達到了265萬噸，茶葉總產量、消費總量多年穩居世界首位。特別是我國加大對外貿易力度，與世界各國貿易往來日趨頻繁，中國茶葉出口貿易獲得空前的發展。2019年，我國茶葉出口額創歷史新高。據中國海關數據顯示，2019年茶葉出口量總計達到36.66萬噸，出口額累計達到20.20億美元。茶葉已經成為我國對外貿易的主要大宗商品，在國民經濟發展中具有著極其重要的特殊地位。

表1 2019年我國茶葉出口量及出口額統計表 （單位：萬噸、億美元）

由于茶葉在其生長的過程中會受到外部病菌的影響，為防止茶樹產生病蟲害。茶農會對茶樹進行噴灑農藥，以降低茶樹發病的概率。但由于農藥殘留物在茶葉的生產過程中長期并存，短時間內不易揮發或分解，這些污染源也將造成茶葉表面留存農藥或金屬含量的超標，通過從口腔飲入，極容易對人體造成傷害。如何保證茶葉對外貿易的競爭性優勢，提高我國茶葉的產品質量和安全水平，積極應對外國西方勢力的綠色產品技術貿易壁壘，成為擺在我們面前的一道現實難題。雖然近年來，我國不斷加強食品安全監管，加大茶葉質量的安全管理，加強對茶葉殘留藥物的質量檢測，以此保證茶葉的質量和安全性，但是茶葉農藥殘留問題依然存在，部分地區茶葉質量得不到保障。基于上述考慮，本文采取模糊數學理論，對茶葉安全風險評價方面進行研究，從科學的角度客觀真實的反映出茶葉的品質狀況。

1 模糊數學相關理論基礎

1.1 模糊數學理論

數學是我們日常生活的重要組成部分，利用數學思想可有效解決生產生活中遇到的各類難題，尤其是借助模糊數學理論能夠將復雜的問題簡單化，抽象的事物邏輯化，更方便解決復雜的安全問題。模糊數學是圍繞現實社會之中無法預測的信息或非常模糊問題開展的一種教學研究，能夠界定模糊范圍的邊界，在人工智能、大數據等領域有著非常廣泛的應用。在其不斷發展的歷程之中，模糊數學理論逐漸向其他學科領域拓展，可有效對環境問題進行評價，包括對水質的評價、大氣污染的評價、土壤污染的評價，為現實研究提供有力的科學理論依據。

1.2 模糊綜合評價法

模糊數學在不斷的發展歷程中逐漸衍生出其他研究方法。模糊綜合評價法就是其中之一，可把定性評價轉化為定量評價，對評價的對象開展有效描述，是一類專門預測事物評價的方法。該方法具有結果明確、系統性強等特點，可有效解決模糊難題，量化評價因子，在非確定性問題的研究中具有廣泛的應用。模糊綜合評價法通過采取多層的復合運算方式，構建模糊評價矩陣，通過對各影響因子進行分析，界定模糊界線，由此確定研究對象的所屬等級。模糊綜合評價法的難點是，如何尋找到有效的方式，建立出模糊評價數學模型是研究的關鍵。

1.3 評價指標體系的建設

評價的指標必須要客觀公正的反映整體研究對象的性能，需要遵循以下四個原則：一是要保持一致性。評價指標必須要與研究對象的目標相符，而且還要確定好上下級的層次關系，層級關系不可相互混淆；二是要保持可比性。評價指標能夠帶有普遍性，可以客觀公正地反映研究對象的共同屬性，不同對象之間可以進行比較；三是要保證獨立性。指標體系中同一層級關系的指標必須要相互獨立，研究內容不能相互有交叉，不能相互重疊，不可從一個指標推算出其他指標；四是要保證可行性。評價指標的設定標準必須要符合科學依據，在合理的范圍之內，能夠對指標進行量化分析，確保量化的數據真實有效。

1.4 模糊權重集確定

根據研究對象的評價因子，按照各因素對集合的影響程度，分析各因子所占的模糊權重，確定各因子對研究對象的影響力。模糊數學理論中經常用到的權重方法有層次分析法、回歸分析預測法、統計實驗法等。任何事物的安全風險評價都涉及諸多的影響因素，尋找到與安全風險相關聯的因子，是一個十分復雜的過程。并且因子之間并不是相互獨立的，而且有層級關系之分，如遇到此種問題就被稱作多層次問題。需要按照評價因子所處于的類別之中開展分層評價，最后通過分層評價的研究結果，由此得出研究對象的整體安全評價。由于研究過程的十分復雜，所以在評價的過程中必須要解決好層次和因子問題。

2 茶葉安全風險評價方法的構建

根據上述的分析，按照評價指標確定的原則。本文以福建省安溪縣鐵觀音茶品種作為研究對象。從茶葉生產地的采摘、炒青、烘干、加工、最后到包裝，對生產過程中的樣本進行安全性檢驗，確保安全評價模型建立的合理可靠。

2.1 評價因子分值

根據全國農產品質量安全檢驗標準，茶葉產品污染物主要集中在重金屬和殘留農藥上，本文以污染指數(I)、超標率(C)、污染物的毒性(D)、污染物中環境中的富集(E)、茶葉的消費量(v)作為評價因素，構建茶葉的安全風險評價體系。

表2 評價因子的量化打分表

2.2 污染物毒性的確定

污染物毒性分值的確定，主要是專家基于農藥毒性對人體影響的機制確定的。分數最高是10分，最低分是1分，分值越高代表污染物的毒性越強，反之則越弱。以1分為例，主要是對人的眼睛、呼吸系統產生輕微的影響，讓食用者感到不舒服。而最高分10分對人身體的危害是極其嚴重的，具有明顯得致癌特性，可以破壞人體的組織和器官，對遺傳基因也具有損壞性。根據專家的打分，10種常用農藥污染物毒性結果如下：

表3 污染物的毒性量化打分結果

表4 污染物在環境中的富集量化打分結果

3 茶葉安全風險評價模型的建立

由于茶葉的污染物多達30多種，考慮到如果數學模型內容多大就會增加計算的繁瑣量，在數據處理中也將造成模型的不穩定性。所以在檢測中采用模糊數學理論對茶葉中的10類污染物開展安全評價，因為這部分污染物的影響較大，對于茶葉安全的危害也更為嚴重，所以以此作為研究的評價因子具有典型性。

3.1 評價因素集合

U=[茶葉污染物的加權污染指數；茶葉污染物的加權超標率；污染物毒性；污染物在環境中的富集]。

3.2 評語集合

根據上述研究分析的結果表明，選擇10類主要污染物作為研究對象。V=[敵敵畏、甲胺磷、百菌清、甲基立枯磷、狄氏劑、六六六、聯苯菊酯、銅、鉛、鎘]。

3.3 綜合評價矩陣

建立4個評價因素與10類主要污染物之間的評價矩陣。

在綜合評價矩陣中rij代表研究對象各因子之間的分值，而i=1-4，用來表示評價因素，分別代表：污染指數(I)、超標率(C)、污染物的毒性(D)、污染物中環境中的富集(E)。j=1-10，用來表示茶葉污染物中的10個影響因子，依次為敵敵畏、甲胺磷、百菌清、甲基立枯磷、狄氏劑、六六六、聯苯菊酯、銅、鉛、鎘。

3.4 模糊權重集合

按照4個因素所在綜合評價中所位于的層級大小，4個因素具有相同的權重 ，則有H=[H1、H2、H3、H4]=[0.25、0.25、0.25、0.25]。

3.5 綜合評價結果

根據上述公式對10個污染物因子建立綜合評價模型U，根據各層級4個因素在綜合評價模型中的量化分值，代入綜合評價模型，通過矩陣的計算，可以得出U矩陣之中10個因子Uj的量化數值，進而獲得各污染物的影響結果。

由此得出綜合評價模型中各因素的量化分值，分別是敵敵畏3.25、甲胺磷4.75、百菌清4、甲基立枯磷3.75、狄氏劑5.75、六六六4.25、聯苯菊酯4.5、銅3、鉛6、鎘5。

3.6 安全評價報告

根據茶葉安全檢測的結果，得出關于茶葉污染物的強弱程度。按照污染強度大小，由高到低污染物依次排列如下：鉛6＞狄氏劑5.75＞鎘5＞甲胺磷4.75＞聯苯菊酯4.5＞六六六4.25＞百菌清4＞甲基立枯磷3.75＞敵敵畏3.25＞銅3。

4 結論

茶葉的品質一直以來是茶產品所追求解決的課題。本文以模糊數學理論為依托，按照模糊綜合評價的研究方法評價茶葉的安全性，可以有效解決茶葉生產中遇到的質量問題，使很多復雜的安全能夠迎刃而解，對福建鐵觀音茶品有著良好的實踐價值。由于研究時間有限，還需要在今后更深入地研究污染物的來源，提出安全防控的關鍵環節，優化生產中的各種程序，降低茶產品的污染物殘留量。下步，茶園要進一步加大茶葉、土壤、水、溫度、濕度等各項指標的監測力度，從茶樹生長，到茶葉生產、加工、存儲、銷售等全過程加以干預，構建出良好的茶葉安全綜合評價體系，制定良好的生產安全規范，加大對污染物含量的抽樣監測，對茶葉的安全質量進行全面的分析控制，讓茶葉在適宜的溫度中成長，降低發病的概率和可能，為我國茶葉走出國門、走向國外打下堅實的質量基礎。